LZ eksperiment je u junu 2023. zabeležio jedan neuobičajen događaj u detektoru sa 7 tona tečnog ksenona koji bi mogao biti signal tamne materije. Tim procenjuje 0,5% šanse da je u pitanju poznata smetnja, a statistička značajnost je trenutno 2,6‑sigma. Potrebni su dodatni podaci (analiza 700 dana) i nezavisne provere drugih eksperimenata pre nego što se može potvrditi otkriće.
LZ Prijavio Misteriozni Signal: Potencijalni Trag Tamne Materije Iz 2023.
Researchers assess the LZ experiments's central detector. The instrument searches for dark matter candidates. - Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory
Međunarodni tim naučnika iz LZ eksperimenta zabeležio je u junu 2023. neobičan događaj u detektoru od 7 tona tečnog ksenona koji bi mogao predstavljati trag tamne materije. Iako je signal intrigantan, potrebna su dodatna merenja i nezavisna potvrda pre nego što se može govoriti o otkriću.
Šta je zabeleženo?
Detektor LUX‑ZEPLIN (LZ), smešten oko 1,5 km ispod površine u Sanford Underground Research Facility u Južnoj Dakoti, registrovao je u junu 2023. poneobičan bljesak svetlosti — moguću interakciju čestice sa jezgrom atoma ksenona. Nakon nekoliko meseci analize, tim procenjuje da postoji oko 0,5% šanse da je događaj izazvan poznatim izvorom pozadinske radijacije ili smetnjom.
The LZ central detector is seen in the clean room at Sanford Underground Research Facility in South Dakota after assembly, before beginning its journey underground. - Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory
Statistička važnost i šta to znači
Analiza trenutnog skupa podataka dostigla je 2,6‑sigma, što odgovara približno 1 prema 200 šansi da je reč o statističkoj fluktuaciji. U čestičnoj fizici za proglašenje otkrića obično se zahteva 5‑sigma (oko 1 prema 3,5 miliona verovatnoće da je slučajnost), pa sam jedan događaj nije dovoljan za konačan zaključak.
Kontekst i metode
LZ detektor koristi visoko pročišćeni tečni ksenon jer teška jezgra ksenona daju osetljive signale pri mogućim sudarima sa hipotetičkim WIMP-ovima (slabo interagujuće masivne čestice). Eksperiment je smešten duboko pod zemljom i zaštićen višestrukim slojevima kako bi se smanjio uticaj kosmičkih zraka i drugih izvora radijacije, ali pozadinski šum se ne može potpuno ukloniti.
A view looking up into the LZ outer detector, used to veto radioactivity that can mimic a dark matter signal. - Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory
Dalja provera i sledeći koraci
Tim sada analizira noviji i znatno obimniji skup podataka od 700 dana u nadi da će pronaći dodatne slične događaje. Istraživači koriste i tehnike za smanjenje pristrasnosti ("blinding"), među kojima je umetanje sintetičkih događaja u podatke koji se uklanjaju tek po završetku analize.
Nezavisne provere
Ako LZ pronađe dodatne događaje, nezavisnu potvrdu mogu dati i drugi veliki eksperimenti koji koriste tečni ksenon, kao što su XENONnT (Italija) i PandaX‑4T (Kina). Naučnici upozoravaju da su istorijski postojali primeri nerazjašnjenih pojedinačnih događaja koji nisu dobili potvrdu.
To search for dark matter, the LZ experiment uses photomultiplier tubes, shown here before installation in the detector, to capture light from particle interactions. - Matthew Kapust/Sanford Underground Research Laboratory
"Jedan događaj, sam za sebe, nije dovoljan," napisala je Alvine Kamaha (UCLA), a Rick Gaitskell (LZ) dodaje: "Uvek postoji mogućnost konvencionalnih mehanizama koji proizvode slične signale."
Zašto je ovo važno?
Tamna materija čini oko 85% ukupne mase u svemiru i od ključnog je značaja za formiranje galaksija i velike strukture kosmosa. Definitivno otkriće bi otvorilo novo polje u fizici čestica i promenilo naše razumevanje kosmosa.
(Fotografije i vizuali: Matthew Kapust / Sanford Underground Research Laboratory.)
Pomozite nam da budemo bolji.
